(57)【要約】【課題】  氷の微粒子を含む処理液を基板の表面へ供給して基板の処理を行う場合に、処理むらを生じることなく均一な処理が可能であり、基板上に形成された被膜にダメージを与えることもない装置を提供する。【解決手段】  基板の処理を行う基板処理部１０と、純水中に氷の微粒子を含有させる氷スラリー製造装置１２と、氷スラリー中に気体を溶解させる手段と、氷スラリーを加圧する加圧ポンプ５２および加圧タンク１４と、気体が溶解し加圧された氷スラリーを基板処理部１０へ供給する氷スラリー供給配管５６とを備えて装置を構成した。【選択図】  図１
2006269714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面へ処理液を供給して基板を処理する基板処理装置において、
処理液中に氷の微粒子を含有させる氷スラリー調製手段と、
処理液中に気体を溶解させる気体溶解手段と、
処理液を加圧する処理液加圧手段と、
気体が溶解し氷の微粒子を含む加圧された処理液を基板の主面へ供給する氷スラリー供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記氷スラリー調製手段は、過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して処理液の過冷却状態を解除するものであり、
前記気体溶解手段は、過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して溶解させるものであり、
前記処理液加圧手段は、過冷却解除用気体が溶解し氷の微粒子を含む処理液を加圧するものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記氷スラリー調製手段は、処理液をその凝固点以下の温度に冷却して処理液の一部を氷結させるものであり、
前記処理液加圧手段は、氷の微粒子を含む処理液を加圧するものであり、
前記気体溶解手段は、氷の微粒子を含む加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、
前記氷スラリー調製手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に氷の微粒子もしくは氷の微粒子を含む処理液を加圧して送給し混合させるものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、
前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液中に氷の微粒子もしくは氷の微粒子を含む処理液を加圧して送給し混合させるものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、
前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液をその凝固点以下の温度に冷却して処理液の一部を氷結させるものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、
前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液を冷却して過冷却状態とし、この過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して処理液の過冷却状態を解除するものであることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
請求項１または請求項３ないし請求項７のいずれかに記載の基板処理装置において、
前記気体が二酸化炭素であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
請求項２または請求項７に記載の基板処理装置において、
前記過冷却解除用気体が二酸化炭素であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬＣＤ）用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、プリント基板、セラミックス基板、電子デバイス基板等の基板の主面へ氷の微粒子を含む処理液を供給して、基板の洗浄等の処理を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造装置における基板の洗浄は、エキシマレーザのＵＶ照射による有機物汚染の除去→ロールブラシを使用したスクラブ洗浄による１μｍ以上の汚染物質の除去→置換洗浄による薬液洗浄後の薬液の除去→２流体洗浄による精密洗浄→最終水洗による仕上げ洗浄といったような一連の工程で行われる。また、近年では、ロールブラシ洗浄に代えて、液体中に氷の微粒子が分散してシャーベット状の懸濁液となった状態の氷スラリーを調製し、ノズルから氷スラリーを基板の表面へ噴射し氷の微粒子を基板に衝突させて基板を洗浄する、といった洗浄方法も提案され実施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許第３３８００２１号公報（第３頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
氷スラリーを用いた洗浄方法は、ノズルから氷スラリーを基板の表面へ噴射し氷の微粒子を基板に衝突させて氷の微粒子で基板の表面を擦るものであり、洗浄効果を高めるためには、氷スラリーを加圧してノズルから或る程度の圧力で氷スラリーを噴出させる必要がある。ところが、微小な氷粒とは言え固形物を含んだ液体を基板表面の広範囲にわたって均一に分散させることは極めて困難であり、このため、氷スラリーを加圧してノズルから噴出させた際に、基板の表面上の位置によって氷スラリーが基板の表面に衝突するときのエネルギにむらを生じる。特に、近年におけるように基板が大型化すると、基板表面のより広範囲にわたって氷スラリーを拡散させるためには、ノズルからの氷スラリーの吐出圧力を高める必要があるため、氷スラリーをノズルから吐出して基板表面へ均一に分散させることは益々困難となり、氷スラリーが基板の表面に衝突するときのエネルギむらが大きくなる。この結果、洗浄むら等の処理むらを生じる、といった問題点がある。
【０００４】
また、例えばＬＣＤの製造では、液晶パターン用の金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）＋モリブデン（Ｍｏ）などのように物理的に軟らかい金属材料で形成されており、一方、氷スラリー中に含まれる氷粒は或る程度の硬さを有している。このため、氷の微粒子と基板表面との衝突エネルギのむらにより、金属膜が部分的にダメージを受ける、といった問題点がある。
【０００５】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、氷の微粒子を含む処理液を基板の表面へ供給して基板の洗浄等の処理を行う場合において、処理むらを生じることなく均一な基板処理が可能であり、基板上に形成された金属膜等の被膜にダメージを与えることもない基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、基板の主面へ処理液を供給して基板を処理する基板処理装置において、処理液中に氷の微粒子を含有させる氷スラリー調製手段と、処理液中に気体を溶解させる気体溶解手段と、処理液を加圧する処理液加圧手段と、気体が溶解し氷の微粒子を含む加圧された処理液を基板の主面へ供給する氷スラリー供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記氷スラリー調製手段は、過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して処理液の過冷却状態を解除するものであり、前記気体溶解手段は、過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して溶解させるものであり、前記処理液加圧手段は、過冷却解除用気体が溶解し氷の微粒子を含む処理液を加圧するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記氷スラリー調製手段は、処理液をその凝固点以下の温度に冷却して処理液の一部を氷結させるものであり、前記処理液加圧手段は、氷の微粒子を含む処理液を加圧するものであり、前記気体溶解手段は、氷の微粒子を含む加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、前記氷スラリー調製手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に氷の微粒子もしくは氷の微粒子を含む処理液を加圧して送給し混合させるものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液中に氷の微粒子もしくは氷の微粒子を含む処理液を加圧して送給し混合させるものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液をその凝固点以下の温度に冷却して処理液の一部を氷結させるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記気体溶解手段は、前記加圧手段によって加圧された処理液中に気体を加圧して送給し溶解させるものであり、前記氷スラリー調製手段は、気体が溶解し加圧された処理液を冷却して過冷却状態とし、この過冷却状態の処理液中に過冷却解除用気体を噴出して処理液の過冷却状態を解除するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項１または請求項３ないし請求項７のいずれかに記載の基板処理装置において、前記気体が二酸化炭素であることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項２または請求項７に記載の基板処理装置において、前記過冷却解除用気体が二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明の基板処理装置においては、氷スラリー供給手段によって氷の微粒子を含む処理液が基板の主面へ供給されることにより、例えば洗浄処理では、基板表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が氷の微粒子によって掻き出され、汚染物質が処理液と共に基板の主面上から流出して除去される。この場合において、基板の主面へ供給される氷の微粒子を含む処理液中には気体が溶解しているので、純水のみを冷却して製造される氷の微粒子に比べて軟らかい。このため、氷の微粒子を含む処理液が加圧された状態で基板に対して噴出した際に、基板の表面上の位置によって氷の微粒子が基板の表面に衝突するときのエネルギに多少のむらがあっても、例えば液晶パターン用の金属膜が部分的にダメージを受ける、といったことが防止される。また、基板の主面へ供給される処理液は加圧されているので、気体が溶解した処理液が基板に対して高圧で噴出することにより、キャビテーションの現象で処理液中に微小な気泡が多量に発生する。そして、処理液中に発生した多量の微小な気泡が基板表面で消滅する際に生じる衝撃力により、基板表面に付着したパーティクル等の異物がより高度に取り除かれる。
したがって、請求項１に係る発明の基板処理装置を使用すると、処理むらを生じることなく均一でかつ高度に基板の洗浄等の処理を行うことができ、基板上に形成された金属膜等の被膜にダメージを与えることもない。
【００１６】
請求項２ないし請求項７に係る各発明の基板処理装置では、気体が溶解し氷の微粒子を含む加圧された処理液がそれぞれ製造されて氷スラリー供給手段により基板の主面へ供給される。
【００１７】
請求項８に係る発明の基板処理装置では、氷の微粒子を含む処理液中に二酸化炭素が溶解しているので、純水に比べて処理液の比抵抗値が小さい。このため、基板の主面へ供給される氷の微粒子を含む処理液は、配管内を流れてノズルへ送給されるときに静電気が発生しにくく、基板の主面へ供給されたときに基板上の微細なパターンやデバイスが静電気によって破壊される、といった心配が無い。
【００１８】
請求項９に係る発明の基板処理装置では、氷の微粒子を含む処理液中に二酸化炭素が溶解しているので、純水に比べて処理液の比抵抗値が小さい。このため、基板の主面へ供給される氷の微粒子を含む処理液は、配管内を流れてノズルへ送給されるときに静電気が発生しにくく、基板の主面へ供給されたときに基板上の微細なパターンやデバイスが静電気によって破壊される、といった心配が無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１ないし図５は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板処理装置、この例では基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。また、図２は、その基板洗浄装置の構成要素の１つである氷スラリー製造装置の本体部の外観斜視図であり、図３は、氷スラリー製造装置の本体部を縦方向に切断した状態における一部を拡大した斜視図であり、図４は、氷スラリー製造装置のブロック構成図であり、図５は、基板洗浄装置の基板処理部の構成の１例を示す概略正面図である。
【００２０】
この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、氷の微粒子を含む処理液である氷スラリーを製造する氷スラリー製造装置１２、処理液を加圧するための加圧タンク１４などを備えている。
氷スラリー製造装置１２の具体的構成の１例について説明すると、氷スラリー製造装置１２は、図２に示すように、その本体部１６が細長い円管状に形成されている。すなわち、本体部１６は、下端部から上端部に向かって内径が漸次小さくなるように形成された直管１８を備えており、直管１８の下端面は、底壁部２０によって閉塞されている。直管１８は、縦方向に配設され、好ましくは鉛直姿勢に保持される。この直管１８の底壁部２０には、図３に示すように、液体導入管部２２が底壁部２０を貫通するように固着されており、液体導入管部２２の先端口は、直管１８の内部まで挿通されて液体導入口２４となっている。また、直管１８の内方には、底壁部２０と僅かな間隔を設けて仕切り壁部２６が形設され、仕切り壁部２６により直管１８の内部が仕切られて、底壁部２０との間に気体導入室２８が形成されている。仕切り壁部２６には、気体噴出口３０となる多数の貫通細孔が形成されている。そして、図２に示すように、底壁部２０に気体導入管部３２が配設され、気体導入管部３２は、気体導入室２８に連通している。また、直管１８の上端は開口し、その上端口が氷スラリーの流出口３４となる。
【００２１】
本体部１６の液体導入管部２２には、図４に示すように、過冷却水供給用の液体供給管３６が接続される。また、気体導入管部３２には、ボンベ等の炭酸ガス供給源に流路接続された気体供給管３８が接続される。液体供給管３６は、熱交換器４０に流路接続され、熱交換器４０の内部流路を通して、純水供給源に流路接続された純水供給管４２に連通している。また、熱交換器４０には、チラー（冷却装置）４４が併設されており、熱交換器４０の内部通路とチラー４４との間で不凍液（冷媒）が循環用配管４６、４８を通して循環させられている。そして、純水供給管４２を通して供給される純水が、チラー４４によって熱交換器４０を介し氷点以下の温度に冷却されることにより過冷却水とされ、その過冷却水が液体供給管３６を通して本体部１６の液体導入管部２２へ供給されるように構成されている。
【００２２】
図２ないし図４に示した構成を備えた氷スラリー製造装置１２の本体部１６においては、液体導入管部２２を通り液体導入口２４を通って直管１８内へ過冷却水が導入され、また、気体導入管部３２を通って気体導入室２８内へ炭酸ガスが導入されて、気体導入室２８内から仕切り壁部２６の多数の気体噴出口３０を通って直管１８内の過冷却水中に炭酸ガスが噴出される。そして、過冷却水と炭酸ガスの泡は、直管１８の下部から上部の流出口３４に向かって上昇する。この泡が上昇する過程で泡による振動が過冷却水に付与され、この振動によって過冷却水の過冷却状態が解除され、また、泡の上昇過程で泡がはじけることによって発生するエネルギーにより過冷却水の過冷却状態が解除される。これにより、氷核が形成されて氷の微粒子が生成される。このとき、過冷却水と炭酸ガスの泡とは共に、直管１８内の細長い流路を通り下部から小径の流出口３４に向かって上昇するので、直管１８の流出口３４に到達するまでの間に泡による過冷却状態の解除が効率良く行われ、多くの氷の微粒子が生成される。また、炭酸ガスは、仕切り壁部２６の多数の貫通細孔からなる気体噴出口３０より過冷却水中に噴出されるので、多くの細かい泡となり、その総表面積が大きくなる。そして、形成された泡は、直管１８の下部に留まって泡同士がくっついたりすることなく速やかに上部の流出口３４に向かって浮上する。このように多くの泡が形成されることにより、より多くの氷核が形成されて、より多くのより微小な氷の微粒子を含む氷スラリーが製造される。また、気泡の総表面積が増えることにより、気泡と過冷却水との接触面積が増えて水中への二酸化炭素の溶解が進み、より多くの二酸化炭素が溶解した氷スラリーが製造されることとなる。
【００２３】
また、直管１８は、下端部から上端部に向かって内径が漸次小さくなるように形成されているので、生成された氷の微粒子を含む氷スラリーは、直管１８内を良好に流動する。さらに、直管１８の流出口３４の内径が小さくなっていて、その流出口３４に氷スラリー送液用の配管５０が接続されるので、氷スラリーは、滞留したりすることなく直管１８内から流出口３４を通って流出し、配管５０内へ流入する。また、低温の過冷却水中に炭酸ガスが噴出されるので、二酸化炭素の溶解量が多くなり、比較的多くの二酸化炭素が溶解した氷スラリーが得られる。この二酸化炭素が溶解した氷スラリーに含まれる氷の微粒子は、過冷却水の過冷却状態を通常の方法で解除して生成される氷の微粒子に比べて軟らかい。また、氷スラリー中に二酸化炭素が溶解していることにより、氷スラリーの比抵抗値が比較的小さい。
【００２４】
なお、上記した実施形態では、過冷却水中に炭酸ガスを噴出させて氷スラリーを製造する装置について説明したが、純水以外の過冷却液体中に炭酸ガス以外の気体、例えば窒素ガス等の不活性ガスや空気、酸素、オゾンガスなどを噴出させ、過冷却液体の過冷却状態を解除して氷スラリーを製造するようにしてもよい。また、洗浄目的に応じて、洗浄効果を高める適当な薬剤、例えば界面活性剤やｐＨ調整剤などを純水等に添加することにより、処理液の浸透性を高めたりｐＨを変化させてパーティクルの再付着を防止したりするようにしてもよい。
【００２５】
氷スラリー製造装置１２の本体部１６の流出口３４は、氷スラリー送液用の配管５０を介して加圧タンク１４の入口に流路接続されている。配管５０には加圧ポンプ５２が介挿して設けられており、加圧ポンプ５２の下流側に逆止弁５４が介挿されている。なお、図示していないが、加圧タンク１４には液面調整弁や安全弁が設けられている。そして、氷スラリー製造装置１２から流出した二酸化炭素が溶解した氷スラリーは、加圧ポンプ５２により加圧されて加圧タンク１４内へ流入する。加圧タンク１４の出口には、レギュレータ５８が介挿された氷スラリー供給配管５６が接続されている。そして、加圧ポンプ５２により、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーが加圧タンク１４を経て氷スラリー供給配管５６を通り基板処理部１０へ供給されるように構成されている。
【００２６】
基板処理部１０の具体的構成の１例を図５に基づいて説明する。
図５に要部の概略構成を示した基板処理部１０は、基板回転式洗浄装置（スピンスクラバ）であり、この洗浄装置は、基板Ｗを水平姿勢に保持するスピンチャック６０を備えている。スピンチャック６０は、回転支軸６２により鉛直軸回りに回転自在に支持されており、回転支軸６２に連結されたモータ（図示せず）によって鉛直軸回りに回転させられる。図示を省略しているが、スピンチャック６０に保持された基板Ｗの周囲には、基板Ｗ上から周囲へ飛散する氷スラリーを捕集するためのカップが基板Ｗを取り囲むように配設されている。また、スピンチャック６０に保持された基板Ｗの上方には、氷スラリー供給配管５６に接続されたノズル６４が配設されており、このノズル６４から、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーを基板Ｗの表面に対して噴出させる。
【００２７】
図５に示した装置においては、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーがノズル６４から噴出して、スピンチャック６０により保持されて回転する基板Ｗの表面へ供給される。これにより、基板Ｗの表面の凹部などに存在するパーティクル等の汚染物質が氷の微粒子によって掻き出され氷スラリーと共に基板Ｗの表面上から流出して除去される。この場合において、ノズル６４から基板Ｗに対して噴出する氷スラリー中には二酸化炭素が溶解しているので、氷スラリー中の氷の微粒子は、純水のみを冷却して製造される氷の微粒子に比べて比較的軟らかい。このため、基板Ｗの表面上において、加圧されてノズル６４から噴出する氷スラリー中の氷の微粒子が基板Ｗの表面に衝突するときのエネルギに多少のむらがあっても、基板Ｗの表面に形成されたパターン状の金属膜等が部分的にダメージを受ける、といったことが防止される。また、氷スラリーは、その氷スラリー中に二酸化炭素が溶解していることにより比抵抗値が比較的小さい。このため、氷スラリーが配管５０、５６内を流れてノズル６４へ送給される過程で静電気が発生しにくく、ノズル６４から氷スラリーが基板Ｗに対して噴出したときに基板Ｗ上の微細なパターンやデバイスが静電気によって破壊される、といったことが防止される。さらに、氷スラリーは加圧されているので、二酸化炭素が溶解した氷スラリーが基板Ｗに対して高圧で噴出することにより、キャビテーションの現象で氷スラリー中に微小な気泡が多量に発生する。そして、氷スラリー中に発生した多量の微小な気泡が基板Ｗの表面で消滅する際に生じる衝撃力により、基板Ｗの表面に付着したパーティクル等の異物がより高度に取り除かれる。
【００２８】
なお、基板処理部１０としては、上記したような基板回転式洗浄装置に限らず、各種処理方式の基板洗浄装置を用いることができる。例えば、ローラコンベアにより基板を傾斜姿勢に支持してその傾斜方向と直交する方向へ水平搬送しつつ、基板の直上位置に配設されたノズルから二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーを基板に対して噴出させるような構成の装置であってもよい。また、処理槽内に収容された処理液中に基板を浸漬させて保持し、処理槽の内部に設けられた噴出口から基板に向かって二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーを噴出させるような構成の装置であってもよい。
【００２９】
次に、図６および図７は、この発明の別の実施形態を示し、図６は、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図であり、図７は、その基板洗浄装置の構成要素の１つである氷スラリー製造装置の構成例を示す概略断面図である。この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、氷スラリーを製造する氷スラリー製造装置６６、処理液を加圧するための加圧タンク６８、氷スラリー中に気体、例えば二酸化炭素を溶解させるための炭酸ガス供給装置７０などを備えている。
【００３０】
氷スラリー製造装置６６は、図７に示すように、二重壁構造に形成されて円筒状の内周壁面を有し処理液、例えば純水の供給口７４および氷スラリーの排出口７６が形設された容器７２を備えている。容器７２の供給口７４は、純水供給源に流路接続された純水供給管７８に連通して接続されている。純水供給管７８には、ポンプ８０、フィルタ８２および開閉弁８４がそれぞれ介挿して設けられている。また、容器７２の内壁と外壁との間の空間には、不凍液８６が充填されている。不凍液８６は、容器７２の二重壁内とチラー８８との間で循環させられており、チラー８８によって氷点以下の温度に冷却され、容器７２の内周壁面が凝固点以下の温度に冷却保持されている。容器７２の内部には、その軸心位置に回転支軸９０が挿通されており、回転支軸９０にスクリュー刃９２が固着されている。回転支軸９０は、容器７２の外部に延設された端部がモータ９４の回転軸に連結されている。スクリュー刃９２は、容器７２の内周壁面に近接する外周刃先を有している。そして、モータ９４によって回転支軸９０が回転させられることにより、スクリュー刃９２は、外周刃先を容器７２の内周壁面に近接させながら回転するようになっている。
【００３１】
この氷スラリー製造装置６６においては、ポンプ８０により純水供給管７８を通して容器７２の供給口７４へ純水が供給され、供給口７４を通って容器７２内へ純水が流入すると、その純水の一部が容器７２の内周壁面で冷却されて氷結する。そして、容器７２の内周壁面に析出し成長した氷結晶は、スクリュー刃９２の外周刃先によって掻き取られる。容器７２の内周壁面から掻き取られた氷結晶は、純水中に拡散して氷スラリーが調製される。容器７２の内部で調製された氷スラリーは、スクリュー刃９２の螺旋的回転運動による推進力を得て、容器７２内から排出口７６を通して排出される。
【００３２】
氷スラリー製造装置６６の容器７２の排出口７６は、氷スラリー送液用の配管９６を介して加圧タンク６８の入口に流路接続されている。配管９６には加圧ポンプ９８が介挿して設けられており、加圧ポンプ９８の下流側に逆止弁１００が介挿されている。そして、氷スラリー製造装置６６から流出した氷スラリーは、加圧ポンプ９８により加圧されて加圧タンク６８内へ流入する。加圧タンク６８には、炭酸ガス供給装置７０の炭酸ガス供給管１０２が連通して接続されている。炭酸ガス供給管１０２には、コンプレッサ１０４が介挿して設けられている。そして、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスがコンプレッサ１０４によって加圧され、加圧された炭酸ガスが炭酸ガス供給管１０２を通して加圧タンク６８内へ供給されることにより、加圧タンク６８内において氷スラリー中に二酸化炭素が溶解させられる。
【００３３】
加圧タンク６８の出口には、レギュレータ１０８が介挿された氷スラリー供給配管１０６が接続されている。そして、加圧ポンプ９８により、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーが加圧タンク６８内から送り出されて氷スラリー供給配管１０６を通り基板処理部１０へ供給され、基板処理部１０において、上記したような基板の洗浄処理が行われる。
【００３４】
なお、氷スラリー製造装置６６において、純水中で炭酸ガスをバブリングしたりガス溶解モジュールを用いたりして、純水供給源から供給される純水中に二酸化炭素を溶解させ、純水に代えて二酸化炭素水溶液を容器７２の供給口７４へ供給して、二酸化炭素が溶解した氷スラリーを製造し、配管９６を通して加圧タンク６８内へ二酸化炭素が溶解した氷スラリーを送給するようにしてもよい。
【００３５】
図８は、この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、処理液を加圧するための加圧タンク１１０、処理液中に氷の微粒子を混合させて氷スラリーを調製する氷スラリー調製装置１１２、氷スラリー中に気体、例えば二酸化炭素を溶解させるための炭酸ガス供給装置１１４などを備えている。
【００３６】
加圧タンク１１０の入口には、処理液、例えば純水の供給源に流路接続された純水供給管１１６が連通接続されている。純水供給管１１６には加圧ポンプ１１８が介挿して設けられており、加圧ポンプ１１８の下流側に逆止弁１２０が介挿されている。そして、純水供給源から供給される純水が、加圧ポンプ１１８により加圧されて加圧タンク１１０内へ流入するように構成されている。加圧タンク１１０には、氷スラリー調製装置１１２の氷微粒子送給管１２２が連通して接続されており、氷微粒子送給管１２２を通り加圧タンク１１０内へ氷の微粒子を加圧して送給することにより、加圧タンク１１０内において、加圧された純水中に氷の微粒子が混合されて氷スラリーが調製される。また、加圧タンク１１０には、炭酸ガス供給装置１１４の炭酸ガス供給管１２３が連通して接続されている。炭酸ガス供給管１２３には、コンプレッサ１２４が介挿して設けられている。そして、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスがコンプレッサ１２４によって加圧され、加圧された炭酸ガスが炭酸ガス供給管１２３を通して加圧タンク１１０内へ供給されることにより、加圧タンク１１０内において氷スラリー中に二酸化炭素が溶解させられる。このとき、加圧タンク１１０内へ氷の微粒子が送給されていることにより、低温の氷スラリー中に二酸化炭素を溶解させることになるので、より多くの二酸化炭素を氷スラリー中に溶解させることができる。
【００３７】
加圧タンク１１０の出口には、レギュレータ１２８が介挿された氷スラリー供給配管１２６が接続されている。そして、加圧ポンプ１１８により、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーが加圧タンク１１０内から送り出されて氷スラリー供給配管１２６を通り基板処理部１０へ供給され、基板処理部１０において、上記したような基板の洗浄処理が行われる。
【００３８】
なお、氷スラリー調製装置１１２において、氷微粒子送給管１２２を通って加圧タンク１１０内へ氷の微粒子を送給するのに代えて、氷の微粒子を多量に含む氷スラリーを加圧して加圧タンク１１０内へ送給することにより、加圧タンク１１０内において純水と氷スラリーとを混合するようにしてもよい。
【００３９】
図９は、この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、処理液を加圧するための加圧タンク１３０、処理液、例えば純水中に気体、例えば二酸化炭素を溶解させるための炭酸ガス供給装置１３２、純水中に氷スラリーを混合させる氷スラリー調製装置１３４などを備えている。
【００４０】
加圧タンク１３０の入口には、純水供給源に流路接続された純水供給管１３６が連通接続されている。純水供給管１３６には加圧ポンプ１３８が介挿して設けられており、加圧ポンプ１３８の下流側に逆止弁１４０が介挿されている。そして、純水供給源から供給される純水が、加圧ポンプ１３８により加圧されて加圧タンク１３０内へ流入するように構成されている。加圧タンク１３０には、炭酸ガス供給装置１３２の炭酸ガス供給管１４２が連通して接続されている。炭酸ガス供給管１４２には、コンプレッサ１４４が介挿して設けられている。そして、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスがコンプレッサ１４４によって加圧され、加圧された炭酸ガスが炭酸ガス供給管１４２を通して加圧タンク１３０内へ供給されることにより、加圧タンク１３０内において純水中に二酸化炭素が溶解させられる。
【００４１】
加圧タンク１３０の出口には、レギュレータ１４８が介挿された氷スラリー供給配管１４６が接続されている。また、氷スラリー供給配管１４６の途中には、レギュレータ１４８の介挿位置より上流側で合流するように氷スラリー調製装置１３４の氷スラリー送給管１５０が連通接続されている。氷スラリー送給管１５０には、加圧ポンプ１５２が介挿して設けられている。そして、図２ないし図４や図７に示したような氷スラリー製造装置によって製造された氷スラリーが加圧ポンプ１５２により加圧されて氷スラリー送給管１５０から氷スラリー供給配管１４６へ送給されることにより、二酸化炭素が溶解し加圧された処理液中に氷スラリーが混合される。このようにして調製された二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーは、加圧ポンプ１３８により氷スラリー供給配管１４６を通って基板処理部１０へ供給され、基板処理部１０において、上記したような基板の洗浄処理が行われる。
【００４２】
なお、氷スラリー調製装置１３４において、氷スラリー送給管１５０を通って氷スラリー供給配管１４６内へ氷スラリーを送給するのに代えて、氷の微粒子を加圧して氷スラリー供給配管１４６内へ送給することにより、氷スラリー供給配管１４６内において二酸化炭素が溶解し加圧された処理液中に氷の微粒子を混合させて氷スラリーを調製するようにしてもよい。
【００４３】
図１０は、この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、処理液を加圧するための加圧タンク１５４、処理液、例えば純水中に気体、例えば二酸化炭素を溶解させるための炭酸ガス供給装置１５６、氷スラリーを製造する氷スラリー製造装置１５８などを備えている。
【００４４】
加圧タンク１５４の入口には、純水供給源に流路接続された純水供給管１６０が連通接続されている。純水供給管１６０には加圧ポンプ１６２が介挿して設けられており、加圧ポンプ１６２の下流側に逆止弁１６４が介挿されている。そして、純水供給源から供給される純水が、加圧ポンプ１６２により加圧されて加圧タンク１５４内へ流入するように構成されている。加圧タンク１５４には、炭酸ガス供給装置１５６の炭酸ガス供給管１６６が連通して接続されている。炭酸ガス供給管１６６には、コンプレッサ１６８が介挿して設けられている。そして、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスがコンプレッサ１６８によって加圧され、加圧された炭酸ガスが炭酸ガス供給管１６６を通して加圧タンク１５４内へ供給されることにより、加圧タンク１５４内において純水中に二酸化炭素が溶解させられる。
【００４５】
加圧タンク１５４の出口は、熱交換器１７０の内部流路を介して氷スラリー製造装置１５８の液体導入口と過冷却水供給用の液体供給管１７２によって流路接続されている。熱交換器１７０には、チラー１７４が併設されており、熱交換器１７０の内部通路とチラー１７４との間で不凍液が循環用配管を通して循環させられている。氷スラリー製造装置１５８は、図２ないし図４に示した氷スラリー製造装置１２と同様の構成であり、その気体導入口に、炭酸ガス供給源に流路接続された気体供給管１７６が接続されている。この氷スラリー製造装置１５８において、図２ないし図４に示した氷スラリー製造装置１２と同様の作用により氷スラリーが製造される。
【００４６】
氷スラリー製造装置１５８の流出口には、レギュレータ１８０が介挿された氷スラリー供給配管１７８が接続されている。そして、加圧ポンプ１６２により、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーが氷スラリー製造装置１５８から送り出されて氷スラリー供給配管１７８を通り基板処理部１０へ供給され、基板処理部１０において、上記したような基板の洗浄処理が行われる。
【００４７】
図１１は、この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。この基板洗浄装置は、基板の洗浄処理が行われる基板処理部１０、処理液を加圧するための加圧タンク１８２、処理液、例えば純水中に気体、例えば二酸化炭素を溶解させるための炭酸ガス供給装置１８４、氷スラリーを製造する氷スラリー製造装置１８６などを備えている。
【００４８】
加圧タンク１８２の入口には、純水供給源に流路接続された純水供給管１８８が連通接続されている。純水供給管１８８には加圧ポンプ１９０が介挿して設けられており、加圧ポンプ１９０の下流側に逆止弁１９２が介挿されている。そして、純水供給源から供給される純水が、加圧ポンプ１９０により加圧されて加圧タンク１８２内へ流入するように構成されている。加圧タンク１８２には、炭酸ガス供給装置１８４の炭酸ガス供給管１９４が連通して接続されている。炭酸ガス供給管１９４には、コンプレッサ１９６が介挿して設けられている。そして、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスがコンプレッサ１９６によって加圧され、加圧された炭酸ガスが炭酸ガス供給管１９４を通して加圧タンク１８２内へ供給されることにより、加圧タンク１８２内において純水中に二酸化炭素が溶解させられる。
【００４９】
加圧タンク１８２の出口は、液体供給管１９８によって氷スラリー製造装置１８６の液体供給口と流路接続されている。氷スラリー製造装置１８６は、図７に示した氷スラリー製造装置６６と同様の構成であり、二重壁構造に形成された容器の内壁と外壁との間の空間に不凍液が充填され、不凍液が容器の二重壁内とチラー２００との間で循環させられて、チラー２００によって容器の内周壁面が凝固点以下の温度に冷却保持されている。この氷スラリー製造装置１８６において、図７に示した氷スラリー製造装置６６と同様の作用により氷スラリーが製造される。
【００５０】
氷スラリー製造装置１８６の液体排出口には、レギュレータ２０４が介挿された氷スラリー供給配管２０２が接続されている。そして、加圧ポンプ１９０により、二酸化炭素が溶解し加圧された氷スラリーが氷スラリー製造装置１８６から送り出されて氷スラリー供給配管２０２を通り基板処理部１０へ供給され、基板処理部１０において、上記したような基板の洗浄処理が行われる。
【００５１】
なお、上記した各実施形態では、基板を洗浄する処理について説明したが、この発明は、洗浄以外の基板の処理についても適用し得るものである。例えば、氷スラリー中に含まれる氷の微粒子の硬度や氷スラリーの噴出圧力を調整することにより、基板の表面を研削・研磨したり、基板の表面に微小な凹凸を形成（梨地処理）したりすることが可能となる。その他、この発明に係る基板処理装置は、基板上に形成された金属膜表面の酸化膜の除去（ライトエッチング）、基板上に積層膜を形成するときの密着性強化のための下地処理、基板上の微細な残渣の除去やバリ取り、母材に耐薬品性が無い場合における基板上の表面皮膜の除去、セラミックス基板の精密洗浄などに利用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した基板洗浄装置の構成要素の１つである氷スラリー製造装置の本体部の外観斜視図である。
【図３】図２に示した氷スラリー製造装置の本体部を縦方向に切断した状態における一部を拡大した斜視図である。
【図４】図２に示した氷スラリー製造装置のブロック構成図である。
【図５】図１に示した基板洗浄装置の基板処理部の構成の１例を示す概略正面図である。
【図６】この発明の別の実施形態を示し、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【図７】図６に示した基板洗浄装置の構成要素の１つである氷スラリー製造装置の構成例を示す概略断面図である。
【図８】この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【図９】この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【図１０】この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】この発明のさらに別の実施形態を示すものであって、基板洗浄装置の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  基板処理部
１２、６６、１５８、１８６  氷スラリー製造装置
１４、６８、１１０、１３０、１５４、１８２  加圧タンク
３８、１７６  気体供給管
４２、７８、１１６、１３６、１６０、１８８  純水供給管
４４、８８、１７４、２００  チラー（冷却装置）
５０、９６  氷スラリー送液用の配管
５２、９８、１１８、１３８、１５２、１６２、１９０  加圧ポンプ
５４、１００、１２０、１４０、１６４、１９２  逆止弁
５６、１０６、１２６、１４６、１７８、２０２  氷スラリー供給配管
５８、１０８、１２８、１４８、１８０、２０４  レギュレータ
６０  スピンチャック
６２  回転支軸
６４  ノズル
７０、１１４、１３２、１５６、１８４  炭酸ガス供給装置
１０２、１２３、１４２、１６６、１９４  炭酸ガス供給管
１０４、１２４、１４４、１６８、１９６  コンプレッサ
１１２、１３４  氷スラリー調製装置
１２２  氷微粒子送給管
１５０  氷スラリー送給管
１７０  熱交換器
１７２  過冷却水供給用の液体供給管
１９８  液体供給管
Ｗ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006269714.tif 000009
【図８】
2006269714.tif 000010
【図９】
2006269714.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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